为了纪念着一去不复返的夏天，喜爱摄影的少年雾岛海人（岛崎信长 配音）决定和朋友们自导自演一部影片。正当影片准备动工之时，陌生女孩贵月一花（户松遥 配音）的身影吸引了海人的视线。海人被一花的外表和性格深深的吸引着，而这位行为举止有些怪异的转学生似乎隐藏着什么不可告人的秘密。
　　长相幼稚身材却姣好的谷川柑菜（石原夏织 配音），成熟稳重的石垣哲朗（荻原秀树 配音），性格胆小容易害羞的北原美樱（阿澄佳奈 配音），个性诡异不可琢磨的山乃柠檬（田村由加莉 配音），无论结局怎样，在这样的盛夏，和朋友们在一起度过的每一天，都将成为海人无法忘却的珍贵记忆。

　　在娱乐视听高度发达的当下，少女偶像不仅圆了许多人的梦，也令很多情窦初开的女孩找到人生前进的方向。小型艺能公司765事务所便云集了12位性格各异但拥有着共同梦想的女孩子，她们是天海春香（中村绘里子 配音）、星井美希（长谷川明子 配音）、如月千早（今井麻美 配音）、高槻やよい（仁后真耶子 配音）、萩原雪步（浅仓杏美 配音）、菊地真（平田宏美 配音）、双海亚美（下田麻美 配音）、双海真美（下田麻美 配音）、水濑伊织（钉宫理惠 配音）、三浦あずさ（たかはし智秋 配音）、四条贵音（原由实 配音）、我那霸响（沼仓爱美 配音）。事务所新人男性担任摄影师，跟踪记录下女孩们成长的每一天。曾经当过偶像的制作人秋月律子（若林直美 配音）则耐心引领着少女们一步步向偶像殿堂迈进。
　　光明之路纵使充满坎坷，但没有人会拒绝品尝胜利果实的那一刻……

　　无论什么方面都很普通的少女日塔奈美假扮成不上学少女来到学校，却发现学校满是怪人。超乐观少女风浦可符香无论看什么都乐观积极；一板一眼死硬派少女木津千里在“不上学少女为何来学校”这一点与奈美纠缠不清；连班主任糸色望都不上课，忙着自杀。一直认为“普通这个词肯定不是好话”的普通少女奈美，在教室中反倒成了另类。
　　的确，在被称为“绝望先生”的超消极老师糸色望的带领下，2年へ班全体32人都是有一点儿不正常的人。口头禅是“绝望了！对xx的世界觉悟了”的望，与学生们一起生活的爆笑校园喜剧就这样再次开始了。

他们拥有梦想。                                                                      　　总有一天，飞向广阔天空的梦想。                                                                      　　知晓被玻璃遮盖的这片天空有多么遥远。                                                                      　　遥远的未来。                                                                      　　人类在荒废的大地上建设了移动要塞都市“种植园”，并讴歌着文明。                                                                      　　在那当中建造的驾驶员居住设施“米斯特汀”，通称“鸟笼”。                                                                      　　孩子们就住在那里。                                                                      　　对外面的世界一无所知。                                                                      　　对自由的天空一无所知。                                                                      　　他们被告知的使命，只有战斗而已。                                                                      　　敌人是一切都被谜团覆盖的巨大生命体“叫龙”。                                                                      　　为了对抗尚未见过的敌人，孩子们乘上被称为“FRANXX”的机器人。                                                                      　　他们坚信，乘坐其中，就是对自己存在的证明。                                                                      　　有一位曾被称作神童的少年。                                                                      　　代号016。名字是广。                                                                      　　但他现在却跌落谷底。                                                                      　　是不被人需要的存在。                                                                      　　如果没有乘上FRANXX，就如同不存在一样。                                                                      　　在这样的广面前，某天，一位被称作02的神秘少女出现了。                                                                      　　她的额头，长着两根艳丽的角。                                                                      　　“——找到了哦，我的DARLING”

　　在圆满完成新年演唱会之后，艺能公司765事务所的各位依然没有停止手头的工作，充满活力的偶像们各路出击，展开新一年的打拼。这一天，久未谋面的各位被召集在一起练习，她们正为即将到来的圆顶体育场的大型LIVE紧张备战。制作人（赤羽根健治 配音）和事务员音无小鸟（泷田树里 配音）持续推进相关工作，天海春香（中村绘里子 配音）、星井美希（长谷川明子 配音）、如月千早（今井麻美 配音）、高槻弥生（仁后真耶子 配音）、萩原雪步（浅仓杏美 配音）和菊地真（平田宏美 配音）等769专属偶像们争分夺秒紧张集训。
　　充满梦想的女孩们，一个全新的舞台在前方等待着她们……

　　他们拥有梦想。
　　总有一天，飞向广阔天空的梦想。
　　知晓被玻璃遮盖的这片天空有多么遥远。
　　遥远的未来。
　　人类在荒废的大地上建设了移动要塞都市“种植园”，并讴歌着文明。
　　在那当中建造的驾驶员居住设施“米斯特汀”，通称“鸟笼”。
　　孩子们就住在那里。
　　对外面的世界一无所知。
　　对自由的天空一无所知。
　　他们被告知的使命，只有战斗而已。
　　敌人是一切都被谜团覆盖的巨大生命体“叫龙”。
　　为了对抗尚未见过的敌人，孩子们乘上被称为“FRANXX”的机器人。
　　他们坚信，乘坐其中，就是对自己存在的证明。
　　有一位曾被称作神童的少年。
　　代号016。名字是广。
　　但他现在却跌落谷底。
　　是不被人需要的存在。
　　如果没有乘上FRANXX，就如同不存在一样。
　　在这样的广面前，某天，一位被称作02的神秘少女出现了。
　　她的额头，长着两根艳丽的角。
　　“——找到了哦，我的DARLING”

　　未来世界，入侵太阳系的宇宙怪兽军团没有结束。
　　具有超能力，能够召唤大型机器人少男少女们——“TOPLESS”们组成了宇宙怪兽攻击部队，以此保护太阳系。
　　少女诺诺崇拜传说中的宇宙飞行员诺诺利利，希望成为一名宇宙飞行员，可是离家出走的她却落得只能打工做餐厅服务员。
　　机缘巧合，诺诺结识了“TOPLESS”一员拉尔克，拉尔克拒绝了诺诺加入的请求。但此时，地面上突然出现了宇宙怪兽。诺诺被卷入战斗，她隐藏的超能力被激发，宛如超人般的大败了宇宙怪兽。诺诺与拉尔克就此成为战斗伙伴。但是，宇宙怪兽的强大，与世界的真相，远远超乎二人的想象。